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EME902 - Refrigeração e Ar Condicionado. 
 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS - III 
 
1º PROBLEMA: Um compressor de frigorífico tem as seguintes características: 
 
Fluido refrigerante R-12 
Número de cilindros 3 
Diâmetro dos cilindros 160 mm 
Curso 110 mm 
Rotação 750 rpm 
Temperatura de vaporização + 5 ºC 
Temperatura de condensação + 40 ºC 
Potência frigorífica 149000 kcal/h (nas condições acima) 
Potência absorvida (eixo) 55 Hp (nas condições acima) 
 
Obs.: Considerar o refrigerante na saída do condensador nas condições de líquido saturado. 
Considerar um superaquecimento útil de 8 ºC 
 
Determinar: 
 A temperatura e pressão do fluido na saída do compressor; 
 A indicação esquemática do ciclo no diagrama P-h e T-s; 
 O rendimento global do compressor; 
 O rendimento volumétrico real do compressor; 
 O calor a ser retirado no condensador; 
 A vazão de água que deve circular pelo condensador, sabendo-se que a temperatura na 
entrada é de 25 ºC e na saída e 33 ºC; 
 A superfície de transmissão de calor do condensador, admitindo um coeficiente global de 
transmissão de calor de a 1000 kcal/h.m2.oC; 
 A eficiência térmica do ciclo; 
 Supor que haja um sub-resfriamento de 8 ºC no fluido frigorífico na saída do condensador 
e que todas as outras condições se mantenham constante. Refaça os cálculos e efetue 
uma discussão dos resultados encontrados. 
 
 
2º PROBLEMA: Num ciclo frigorífico convencional, que usa R-22 como refrigerante, a 
temperatura do fluido em evaporação é de -20 oC. O fluido deixa o evaporador como vapor 
saturado a -20 oC e entra no compressor. A pressão no condensador é de 14,2 bar (abs). O 
líquido deixa o condensador e entra na válvula de expansão a uma temperatura de 33 ºC. 
 
Propõe-se modificar o ciclo acima descrito para o indicado na figura abaixo. Neste caso, é 
fornecido um trocador de calor adicional em que o fluido frio que deixa o evaporador resfria o 
líquido que entra na válvula de expansão. 
 
Determinar a eficiência do ciclo convencional e a eficiência do ciclo modificado. 
 
 
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3o PROBLEMA: Uma instalação frigorífica empregando R-134a como fluido refrigerante tem 
potência frigorífica de 86000 kcal/h, operando com temperatura de condensação de 40 ºC e 
vaporização de -10 ºC. O sistema utiliza válvula de expansão termostática que mantém um 
superaquecimento de 10 ºC na saída do evaporador. A válvula recebe fluido frigorífico a 
temperatura 35 ºC 
 
Pede-se: 
 A potência do motor elétrico para acionar este compressor nas condições acima (admitir 
rendimentos); 
 A cilindrada do compressor sabendo-se que o seu rendimento volumétrico nas condições 
acima é de 72,5%; 
 A vazão de água e a superfície de troca de calor de condensador, nas condições acima, e 
sabendo-se que a temperatura de entrada da água é de 29 ºC e a de saída é de 34 ºC; 
 A quantidade de calor a ser retirada no condensador quando a temperatura de vaporização 
é de 0 ºC, e considerando a mesma temperatura de condensação, superaquecimento e 
sub-resfriamento da instalação mencionada acima. O rendimento volumétrico nestas 
condições é 80%. 
 
Dados: Coeficiente total de transmissão de calor do condensador: U = 1000 kcal/m2.h.ºC 
 Rotação do compressor: 750 rpm 
 
4º PROBLEMA: Um compressor frigorífico tem as seguintes características: 
 
Temperatura de vaporização +5oC 
Temperatura de condensação +40oC 
Fluido refrigerante R-12 
Número de cilindros 3 
Diâmetro dos cilindros 160 mm 
Curso 110 mm 
Simples efeito 
Rotação 750 rpm 
Calor retirado no evaporador nestas condições 149000 kcal/h 
Potência absorvida (eixo) nestas condições 55HP 
 
Obs: Considerar o fluido na entrada da válvula nas condições de líquido saturado. 
 Válvula de expansão termostática que mantém um superaquecimento de 10 ºC 
 Adotar e justificar os dados que julgar necessário 
 
Determinar: 
 O rendimento global e volumétrico deste compressor; 
 A superfície de transmissão do condensador, sabendo-se que o coeficiente total de 
transmissão de calor é 800 kcal/h.m2.ºC 
 O calor que é retirado no evaporador, utilizando-se este compressor, quando a 
temperatura de vaporização for de -10oC e a de condensação permanecer a mesma. 
 
 
5º PROBLEMA: Uma instalação frigorífica utilizada pra resfriar 10.000 l/h de água da temperatura 
de 15 ºC para 6 ºC utiliza R-22 com fluído de trabalho. Adotar e justificar todos os dados 
necessários (temperatura de vaporização, temperatura de condensação, superaquecimento e sub-
resfriamento) e admitir 20% da carga de resfriamento da água como perda. Determinar: 
 
 Potência teórica e no eixo do compressor (rendimento global igual a 70%); 
 Sendo o condensador refrigerado a água com temperatura de entrada de 25 ºC e vazão de 
8000 l/h, qual a temperatura de saída da água do mesmo. Analisar o valor obtido. 
 
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6º PROBLEMA: Considere os itens e dados abaixo. 
1. Verificar se o compressor cujas características estão dadas abaixo tem condições de resfriar 
continuamente 70 m3/h de água da temperatura de +12 ºC a +7,5 ºC. Indicar as soluções que 
deverão ser tomadas, com relação a este compressor, para executar o resfriamento, caso o 
mesmo seja grande ou pequeno demais para o sistema proposto. 
2. Determinar a superfície de transmissão de calor de um evaporador destinado ao sistema 
proposto, sabendo-se que o coeficiente total de transmissão de calor é de 500 kcal/h.m2.ºC. 
3. Determinar a potência do motor elétrico de acionamento do compressor destinado ao sistema 
de resfriamento proposto. 
 
Dados: Fluido frigorífico = R-134a 
 Diâmetro do cilindro = 160 mm 
 Curso do pistão = 110 mm 
 Número de cilindros = 6 
 Faixa de rotação permissível = 750 a 1000 rpm 
 
Obs: Adotar e justificar todos os dados adicionais que se fizerem necessários. 
 
 
7º PROBLEMA: Considere os itens e dados abaixo. 
1. Especificar, isto é, definir o fabricante e o modelo de um compressor do tipo aberto, um motor 
de acionamento, um condensador, quatro evaporadores, quatro válvulas de expansão e uma 
torre de resfriamento para um sistema frigorífico trabalhando com R-22, carga térmica de 
25000 Kcal/h e destinado a uma câmara de resfriamento de carne de carneiro. Para o motor 
elétrico de acionamento do compressor, indicar somente a potência. 
2. Analisar com dados numéricos, na especificação, os equipamentos selecionados, quando a 
temperatura de vaporização for de +4 ºC. Dizer se os mesmos podem funcionar nestas 
condições, quais as eventuais modificações de tipos de equipamentos devem ser feitas para 
atender esta condição. 
 
8º PROBLEMA: Indique todos os dados (inclusive numéricos) necessários para se especificar um 
condensador para o sistema frigorífico de um balcão de bar que deverá funcionar com 
temperatura de vaporização de +5 ºC e cuja carga térmica é de 6000 Kcal/h. Justifique. 
 
9º PROBLEMA: Faça um esquema de um sistema para se resfriar 30.000 ℓ/h de água da 
temperatura de 36 ºC a 29 ºC, para ser instalado em Itajubá. Indique todos os dados numéricos 
possíveis para especificar os equipamentos do sistema. Justifique. 
 
10º PROBLEMA: Especifique um modelo de compressor (ou compressores), ou indique todos os 
dados para especificação, para um sistema de resfriamento de 1500 m3/h de óleo mineral da 
temperatura de 28 ºC para a temperatura de 15 ºC. Calcule a(s) potência(s) do(s) motor(es) de 
acionamento. 
 
11º PROBLEMA: Especifique uma válvula de expansão termostática para uma câmara de 
resfriamento de carne de porco, cuja temperatura de vaporização é de -10 ºC e o calor a ser 
trocado no evaporador, nestas condições, é de 100.000 kcal/h. Sabe-se que o início de 
resfriamento se dá com temperatura de vaporização de 0oC e a perda de carga em todo o circuito, 
no final de resfriamento é de 0,45 kgf/cm2. No início de funcionamento esta perda é de 0,65 
kgf/cm2. A temperatura de condensação é de 40 oC. A instalação trabalha com R-22. 
 
Obs.: A válvula deve satisfazer todas as condiçõesda dinâmica de resfriamento. 
 
 
12º PROBLEMA: Cite todos os equipamentos, considerando os mais econômicos, necessários 
para se resfriar 100.000 ℓ/h de água da temperatura de 35 a 28 ºC, num local onde a temperatura 
de bulbo úmido do ar é de 25oC. Faça um fluxograma do sistema e especifique os equipamentos. 
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13º PROBLEMA: Determine quantos quilos de gelo podem ser produzidos, em Itajubá, utilizando 
um compressor semi-hermético que tem uma potência frigorífica de 86000 Btu/h na temperatura 
de vaporização de 0 ºC e de condensação de 32,5 ºC. O compressor tem um deslocamento 
volumétrico de 38,6 m3/h, e deverá ter condensador refrigerado a ar e operar com R-22. 
 
14º PROBLEMA: Indicar todos os dados (ou definir o fabricante e modelo a partir de catálogo) 
para selecionar uma válvula a ser utilizada no sistema frigorífico de uma câmara de conservação 
de carne congelada e outra para um túnel de congelamento de carne. Os sistemas têm 
temperatura de condensação de 32 ºC e capacidade de 5 e 50TR, respectivamente. 
 
15º PROBLEMA: O compressor hermético 06 LA – 018 CARRIER de fabricação norte americana, 
trabalhando com R-22 têm potência frigorífica de 50 TR, quando a temperatura de vaporização é 
de 8,5 ºC , a temperatura de condensação é de 53 ºC, o superaquecimento é de 8 ºC e o 
subresfriamento é de 0 ºC. Nestas mesmas condições esse compressor consome uma potência 
no eixo de 55,4 kW, funcionando a 1.750 rpm. 
 
Dados do compressor: número do cilindro = 8 
 Diâmetro dos cilindros = 3¼ in 
 Curso = 2¾ in 
 Simples efeito 
 
Pede-se: 
1. Quantos litros por hora de água podem ser resfriados de 15oC a 5oC utilizando este 
compressor? 
2. A especificação de uma torre de resfriamento, ou os dados numéricos, tipo, etc., para 
especificá-la, sendo a mesma destinada a um sistema frigorífico usando este compressor. 
 
Obs: Adotar e justificar todos os dados adicionais que se fizerem necessários. 
 
16º PROBLEMA: Certo compressor frigorífico semi-hermético tem os seguintes dados físicos: 
 
Número de cilindros = 8 
 Diâmetro dos cilindros = 3¼ in 
 Curso = 2¾ in 
 Simples efeito 
Rotação = 1750 rpm 
 
Operando com temperatura de condensação de 48 ºC, temperatura de vaporização de 6 ºC e 
fluido frigorífico R-22, este compressor tem uma capacidade frigorífica de 50,2 TR e consome 50,3 
kW. Se mudarmos o fluido frigorífico deste compressor para R-502, pergunta-se: 
 Quantos quilos por hora de salmoura de cloreto de cálcio podem ser resfriados de -5 ºC a 
–10 ºC? (calor específico médio da salmoura 0,68 Kcal/Kg.ºC). 
 Qual nova potência do motor elétrico para acionar este compressor? 
 Qual a quantidade de calor trocado no condensador quando o compressor estiver 
operando com R-22 nas condições acima, e quando estiver operando com R-502 no 
resfriamento de salmoura. 
 
Obs: Justifique todos os dados e hipóteses adotados. 
 
17º PROBLEMA: Certo compressor, cujos dados físicos estão indicados abaixo, tem potência 
frigorífica de 25,6 TR com temperatura de vaporização de -12 ºC, temperatura de condensação de 
40 ºC, superaquecimento de 10 ºC e subresfriamento de 5 ºC, operando com R-22 e consome 
uma potência de 32,5 kW. 
Deseja-se resfriar certa vazão de água da temperatura de 12 a 7 ºC, utilizando este compressor 
operando com R-502 e uma válvula de expansão termostática que mantém o mesmo 
superaquecimento de 6 ºC. Nestas condições pergunta-se: 
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 Qual a potência frigorífica disponível para o resfriamento da água? 
 Qual a potência do motor de acionamento? 
 Qual a vazão de água necessária para resfriar o condensador sendo que esta entra no 
condensador a 27 ºC e sai a 32 ºC? 
 Qual a superfície de transmissão de calor do condensador sendo o coeficiente total da 
transmissão de calor deste de 1000 Kcal/m2.h.ºC? 
 
Obs: Adotar e justificar todos os dados adicionais que se fizerem necessários. 
 
Dados do compressor: Diâmetro = 79,4 mm 
 Curso = 69,8 mm 
 Rotação = 1759 rpm 
 Número de cilindros = 8 
 Simples efeito 
 
18º PROBLEMA: Uma instalação frigorífica empregando R-134a como fluido refrigerante tem 
potência frigorífica de 86000 kcal/h, operando com temperatura de condensação e 40 ºC e 
vaporização de -10 ºC. O sistema utiliza válvula de expansão termostática que mantém um 
superaquecimento de 10 ºC na saída do evaporador. A válvula recebe fluido frigorífico a 
temperatura de 35 ºC. 
 
 A potência do motor elétrico para acionar este compressor nas condições acima (admitir 
rendimentos); 
 A cilindrada do compressor sabendo-se que o seu rendimento volumétrico nas condições 
acima é de 67,5% 
 A vazão de água e a superfície necessária do condensador nas condições acima, 
sabendo-se que a temperatura de entrada da água é de 29 ºC e a de saída 38 ºC. 
 A quantidade de calor a ser retirada no condensador quando a temperatura de vaporização 
é de 0 ºC, considerando a mesma temperatura de condensação, mesmo 
superaquecimento e sub-resfriamento na instalação mencionada acima. O rendimento 
volumétrico nestas condições é 80%. 
 
Dados: Coeficiente global de transmissão de calor do condensador de 1000 kcal/h.m2.ºC 
 Rotação do compressor = 750 rpm 
 
19º PROBLEMA: Escolher de um fabricante um compressor para refrigerar 20 m3/h de água de 
+20 a +5oC. Sabe-se que as perdas de calor para o resfriamento são de 10 %, o fluído frigorífico 
de trabalho é o R-22. A água disponível para o condensador esta a 30 ºC. Se mudarmos o fluido 
para R134a, quantos m3/h poderíamos resfriar com o mesmo compressor, nas mesmas 
condições. O que se poderia fazer, não considerando o custo, para se aumentar a vazão de água 
gelada. 
 
Obs: Adotar e justificar todos os dados adicionais que se fizerem necessários. 
 
20º PROBLEMA: Em que condições (temperatura de vaporização, condensação, 
superaquecimento e subresfriamento) o compressor com as características abaixo retira 350.000 
kcal/h: 
 
Dados do compressor: 
 Diâmetro do cilindro = 100 mm Curso = 110 mm 
 Rotação = 750 rpm Simples efeito 
 Número de cilindros = 12 
 
Sabe-se que: 
 A temperatura de entrada na válvula é de 30 ºC; 
 A pressão absoluta no condensador é de 9,77 k/cm2; 
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 A temperatura de descarga do compressor após compressão é de 70 ºC 
 O rendimento volumétrico é de aproximadamente 70%; 
 O fluido frigorífico é o R-12; 
 60.000 l/h de água entra no condensador a 30 ºC e saem a 37 ºC. 
 
 
21º PROBLEMA: Determine quantos quilos de gelo a 0oC por hora, podem ser produzidos, em 
Itajubá, utilizando um compressor hermético que tem capacidade para retirar 50 TR e necessita 
uma potência no eixo de 55,4 KW quando opera nas seguintes condições: 
 Temperatura de condensação = 50 ºF; 
 Temperatura de vaporização = -10 ºC; 
 Superaquecimento = 8 ºC; 
 Sub-resfriamento = 0 ºC; 
 Fluido frigorífico de trabalho R134a; 
 Rotação = 1.750 rpm. 
 
Dados do compressor: 
 Número de cilindros = 8; 
 Diâmetro dos cilindros = 3¼” 
 Curso = 2¾” 
 Simples efeito 
 
22º PROBLEMA: Determine o calor trocado em um condensador resfriado à água que opera com 
o compressor indicado no problema 21, sabendo-se que a água entra no condensador a 27 ºC 
 
Obs: Adote e justifique os dados que forem necessários. 
 
 
23º PROBLEMA: Determine a superfície de troca de calor do condensador referido no problema 
22, sabendo-se que a vazão de água disponível é de 10 m3/h e o coeficiente global de 
transmissão de calor é de 800 kcal/h.m2.oC. 
 
Obs: Adote e justifique os dados que forem necessários. 
 
 
24º PROBLEMA: Determinar a superfície de transmissão de calor de um evaporador, destinada 
ao sistema proposto npo problema 21, sabendo-se que o coeficiente total de transmissão de calor 
do evaporador é de 500 Kcal/h.m2.oC. 
 
Obs: Adote e justifique os dados que forem necessários. 
 
25º PROBLEMA: Calcular a carga térmica de uma câmara para restaurante onde são 
armazenados diferentesprodutos (câmara miscelânea), com as dimensões de 2x3 m e pé direito 
de 3 m. A câmara não conterá superfície de vidro. 
 
26º PROBLEMA: Um compressor, que trabalha com amônia, tem 5% de fração de espaço nocivo 
e uma taxa de deslocamento de 80 l/s, operando com temperatura de condensação de 40oC. 
Admitindo a eficiência volumétrica de espaço nocivo, determine a vazão de refrigerante para as 
temperaturas de evaporação de -10 ºC e 10 ºC. 
 
Obs: Adote e justifique os dados que forem necessários. 
 
27º PROBLEMA: Um catálogo mostra uma capacidade de refrigeração de 115 kW para um 
compressor hermético de quatro cilindros, rotação de 29 rps e operando com refrigerante 22, nas 
temperaturas de evaporação e condensação de -4oC e 40 oC, respectivamente. Nesse ponto de 
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operação o motor elétrico, cuja eficiência é de 90%, exige 14,5 kW. O diâmetro do cilindro é de 87 
mm e o deslocamento do êmbolo é de 70 mm entre pontos mortos. Os dados de desempenho são 
baseados em 8 ºC de subresfriamento do líquido que deixa o condensador. Determine: 
 A eficiência volumétrica efetiva e 
 A eficiência isentrópica de compressão. 
 
28º PROBLEMA: Um condicionador de ar de automóvel, trabalhando com refrigerante R134, 
apresenta um bloqueio total do ar do condensador, de modo que a pressão de condensação se 
eleva até que a eficiência volumétrica caia até zero. Extrapole a curva de eficiência volumétrica da 
figura abaixo e estime a máxima pressão de descarga, admitindo que a temperatura de 
evaporação é de 8 ºC. 
 
 
 
29º PROBLEMA: Uma válvula de expansão termostática com equalização externa foi 
especificada para trabalhar em um sistema que usa R-12. As condições de operação desse 
sistema são TC = 40 ºC e TO = 0 ºC e o superaquecimento útil nesta situação é de 2 ºC. Qual será 
o superaquecimento mínimo possível se for trocado o fluido da instalação para R-22 (admita que 
isto seja possível). 
 
30º PROBLEMA: Qual potência frigorífica do compressor Mycon F8WA, quando for utilizado para 
fabricação de gelo à temperatura de -10 ºC, com rotação de 1000 rpm e refrigerante R404a. 
Considera os dados da tabela abaixo.